CN101441023A - 一种节能型空气分离工艺 - Google Patents

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田原宇
巩志坚
乔英云
刘芳
盖希坤
梁鹏
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Abstract

本发明提供一种节能型空气分离工艺。采用变压吸附分离装置和低温精馏分离装置串联操作，变压吸附装置作为低温精馏空气分离装置的预处理装置，用于脱出原料空气中的水分、二氧化碳及部分氮气，分离得到的富氧空气再经空压机压缩进入换热器和低温精馏装置分离得到液氧和液氮，经液氧泵和液氮泵加压，回收冷量和气化，得到高压高纯的氧气和氮气；除杂压缩的空气在进入变压吸附装置的同时，有一条跨线连通到空压机前，用于调节进入空压机的富氧空气的氧浓度；进入空压机的富氧空气的氧浓度为21－80％(体积)，优选为23－45％(体积)。

Description

一种节能型空气分离工艺
一、技术领域
本发明涉及空气分离技术领域，特别地，涉及一种节能型空气分离工艺。
二、背景技术
现代煤化工、冶金工业、石油炼制和硫酸工业生产需要消耗大量的氧气，而对氮气的需求量较小。现有氧气生产方法中，空气分离法是最经济的工业制氧方法。目前，在空气分离领域中，低温精馏法是传统的制氧方法，变压吸附法和膜分离法是新兴的制氧方法。低温精馏法技术成熟、适宜于大规模生产氧气、能够得到高纯度的高压氧气和氮气，且氧气和氮气的回收率很高，但氧气和氮气产量比过小，仅有21：78(体积比)，难以满足高耗氧低耗氮的工业过程需要；变压吸附法技术较成熟，适宜于中小规模生产氧气、能够得到中等纯度的氧气且回收率有待提高，氮气低压排出；膜分离法技术正在开发，适宜于小和超小规模生产氧气、能够得到低浓度的氧气，投资较高且尚无大规模工业化应用的分离膜。
为了降低投资，20世纪90年代从事低温工程设备开发的美国公司University EnvirogenticsInc.(UEI)变压吸附和低温精馏耦合的新型制氧机。它利用变压吸附法的装置简单、结构紧凑、出氧时间快和低温精馏法的产品氧纯度高的优点，克服了低温精馏法需要消耗大量昂贵有色金属的缺点，投资为常规机组的2/3，能耗与常规机组相当。由于该制氧机将变压吸附装置设置在低温精馏的空压机和主换热器之间，经变压吸附装置所低压排出的氮气均经过空压机的压缩，所以变压吸附和低温精馏耦合后空压机的负荷和能耗未能降低，造成制氧能耗与常规机组相当。
三、发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的不足而提供一种节能型空气分离工艺，该工艺能够有效地降低低温精馏法空气分离工艺的投资、能耗和空压机的负荷、缩短出氧时间，保持产品氧的高纯度和高压力、减少有色金属的消耗量。
本发明的技术方案：
本发明采用变压吸附分离装置和低温精馏分离装置串联操作，变压吸附装置作为低温精馏空气分离装置的预处理装置，用于脱出原料空气中的水分、二氧化碳及部分氮气，分离得到的富氧空气再经空压机压缩进入换热器和低温精馏装置分离得到液氧和液氮，经液氧泵和液氮泵加压，回收冷量和气化，得到高压高纯的氧气和氮气；除杂压缩的空气在进入变压吸附装置的同时，有一条跨线连通到空压机前，用于调节进入空压机的富氧空气的氧浓度；进入空压机的富氧空气的氧浓度为21—80％(体积)，优选为23—45％(体积)。
四、附图说明
图1是本发明的工艺流程原理图。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，原料空气经空气过滤器1后进入鼓风机2加压；压缩后的空气进入变压吸附装置3；脱除水分、二氧化碳及部分氮气的富氧空气进入空压机4，对其进行压缩；压缩富氧空气出来后先经过预冷机组5，再进入主换热器6进一步降低温度，然后经过精馏塔的下塔7、上塔8深冷分离，得到高纯度的液氧和液氮，经液氧泵9和液氮泵10加压，回收冷量和气化，得到高压高纯的氧气和氮气；经鼓风机加压的除杂空气经跨线11连通到空压机3前，用于调节进入空压机富氧空气的氧浓度，保证进入空压机的富氧空气的氧浓度为21—80％(体积)，优选为23—45％(体积)。
本发明所提供的一种节能型空气分离工艺，利用变压吸附法在低压下脱除原料空气中部分氮气，大大降低了空压机和精馏塔的负荷和能耗，减少了空压机和低温精馏塔的投资，缩短出氧时间，保持产品氧的高纯度和高压力、减少有色金属的消耗量。与现有低温精馏空气分离工艺相比，能耗和投资降低30％以上，特别适合于现有低温精馏空分装置的扩量改造。

Claims (2)

1.一种节能型空气分离工艺，其特征是采用变压吸附分离装置和低温精馏分离装置串联操作，变压吸附装置作为低温精馏空气分离装置的预处理装置，用于脱出原料空气中的水分、二氧化碳及部分氮气，分离得到的富氧空气再经空压机压缩进入换热器和低温精馏装置分离得到液氧和液氮，经液氧泵和液氮泵加压，回收冷量和气化，得到高压高纯的氧气和氮气；除杂压缩的空气在进入变压吸附装置的同时，有一条跨线连通到空压机前，用于调节进入空压机的富氧空气的氧浓度；进入空压机的富氧空气的氧浓度为21-80％(体积)，优选为23-45％(体积)。
2.根据权利要求1所提供的一种节能型空气分离工艺，其特征在于变压吸附分离装置为真空变压吸附或低压变压吸附。
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